薄膜标签在机载电子设备结构中的应用

2023.08.09

姜健张丰华董伟

摘要：机载电子设备上用的标牌多为铝合金材料加工而成。随着复合材料的出现，给标牌的设计提供了更多的选择，本文介绍了常用薄膜标签的材料，并选择性能优异的材料进行标牌设计，并完成了相应的试验验证，证明薄膜标签可作为电子设备中的标牌材料进行应用。

关键词：机载电子设备;薄膜标签;材料

Abstract：In terms of airborne electronic equipments，the most of labels are made of aluminum.With the developing of composite material，there are more choices emerged for the design of label，one of these is film label.In this paper，the common materials used for film label are discussed.Then the optimum material is selected to fabricate the film label and completed the relative environment tests.It proves that film label can be used as the label material in the airborne electronic equipments.

Key words：airborne electronic equipment; film label; material

近些年，随着我国航空事业的蓬勃发展，相应的机载电子设备发展迅速，随之而来的，对机载电子设备标识技术也提出了更高、更新的要求，尤其是在民机行业，一个产品通常需要粘贴多种类型的标签。

传统机载电子设备上的标牌通常采用金属材料制作。根据GB/T 13306-91《标牌》中规定的标牌常用材料有工业纯铝（L1、L2、L3、L4）、不锈钢（0Cr19Ni9、1Cr18Ni9、1Cr17）、铸钢、轧制薄钢板、热固性和热塑性塑料、黄铜板（H62、H68）等，其安装方式多采用铆钉或螺钉安装。在具体使用过程中，铝制标牌存在生产周期长、安装复杂、更换难等问题，而且随着条形码、二维码的标识需求，铝制标牌成本也比较高。随着材料技术的更新和发展，新的材料不断出现，比如PET、PVC或PTFE等材料。本文将对这些可能应用在机载电子设备上的材料进行分析，并选择PTFE材料进行了薄膜标签产品的试制和试验。

1 国外机载电子设备的标牌和目前标牌的需求

国外机载电子设备目前较为常用的是薄膜标牌，尤其是民机机载电子设备上，民机机载电子设备由于适航要求，一个产品上需要有产品信息标牌、产品编号标牌、产品识别标牌、工作电源标牌、产品状态标牌、静电防护标牌等若干種标牌，其中产品状态标牌还需要根据产品的状态（地面件、装机件）对标牌进行更换，产品信息标牌需包含产品信息的条形码和二维码。图1是粘贴有多个类型的国外产品图示。

机载电子设备使用的薄膜标牌与常见的标签不同，除了能够满足产品标识的功能外，必须具备可满足机载电子设备环境要求和使用要求的高可靠性。对目前机载电子设备的使用环境进行搜集和整理，梳理出薄膜标牌应能够满足以下基本性能需求：

（1）标牌内容可采用打印机直接打印;

（2）标牌内容应可清晰辨别;

（3）标牌有背胶，便于粘接;

（4）标牌内容应不可用水、酒精等清洗液擦除;

（5）标牌应防水、防油污，不可撕破;

（6）粘贴应牢靠，无水泡、褶皱、毛边不能有影响使用的表面缺陷;

（7）满足GJB150或DO-160中的相关试验条件，如湿热试验、盐雾试验、霉菌试验等。

2 不同材料薄膜标牌性能对比

目前，常用的薄膜标签材料有PVC、PET及PTFE三种，针对这三种材料的物理、化学属性进行对比分析。

2.1 PVC材料概述

聚氯乙烯，英文简称PVC（Polyvinyl chloride），是氯乙烯单体在过氧化物、偶氮化合物等引发剂或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的热塑性树脂聚合物，通常另外加入其他成分来增强其耐热性，韧性，延展性等，广泛应用于防腐管道、管件、输油管、插头、插座、电缆、雨衣等方面。

PVC材料的特性如下：

（1）相对密度1.4g/cm3左右;

（2）玻璃化温度77～90℃，170℃左右开始分解;

（3）PVC具有良好的化学稳定性。耐大多数油类、醇类和脂肪族的侵蚀，但不耐芳烃、氯代烃、酯类等有机溶剂，环己酮、四氢呋喃、二氯乙烷等是PVC良好溶剂;

（4）PVC是体积电阻率和介电强度较高、介电损耗较小的电绝缘材料之一;

（5）PVC很坚硬，溶解性也很差，只能溶于环己酮、二氯乙烷和四氢呋喃等少数溶剂中，对有机和无机酸、碱、盐均稳定，化学稳定性随使用温度的升高而降低;

（6）PVC对光和热的稳定性差，在100℃以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物理机械性能也迅速下降，在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。

2.2 PET材料概述

聚对苯二甲酸乙二醇酯高聚合物（PET），是乳白色或浅黄色高度结晶性的聚合物，表面平滑而有光泽，广泛应用于纺织工业、电器绝缘材料、片基和基带等方面。

PET材料的特性如下：

（1）相对密度1.38g/cm3左右;

（2）耐高温，可在120℃内长期使用，短期内最高温可达150℃;

（3）良好力学性能，PET膜的拉伸强度很高，可与铝箔媲美，是HDPE膜的9倍，是PC和PA膜的3倍;

（4）耐油、耐脂肪、耐稀酸、稀碱，耐大多数溶剂;

（5）气体和水蒸气渗透率低，有优良的阻气、水、油及异味性能，同时透明度高，可阻挡紫外线，光泽性好;

（6）PET虽为极性聚合物，但电绝缘性优良，在高频下仍能很好保持。

2.3 PTFE材料概述

聚四氟乙烯（Teflon或PTFE），是由四氟乙烯經聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力，广泛应用于包装、电子电器、化工能源、耐腐蚀材料等方面。

PTFE材料的特性如下：

（1）相对密度2.2g/cm3左右;

（2）耐高温，使用工作温度达250℃;

（3）耐腐蚀，对大多数化学药品和溶剂，表现出惰性、能耐强酸强碱、水和各种有机溶剂;

（4）聚四氟乙烯在较宽频率范围内的介电常数和介电损耗都很低，而且击穿电压、体积电阻率和耐电弧性都较高;

（5）PTFE耐候性优良，对光和臭氧稳定，有塑料中最佳的老化寿命。PTFE不能燃烧，具有自熄性能。

基于以上对三种材料特性的对比，可以看出三种材料在物理和化学性能方面各有特点。依据机载电子设备的使用环境情况，要求材料应能耐受125℃的高温环境，具有较好的三防性能，并考虑到PTFE材料相对于另外两种，对环境更加友好，因此选择PTFE材料进行产品试制。

3 标牌试制及试验验证

经过以上论证，择优选用PTFE材料进行标签的试制，标签采用热转印打印技术制作。标签产品如图2所示。

以上产品，完成验证如下：

（1）重量指标测试，对比相同大小铝标牌，重量减小90%以上;

（2）完成GJB150中的湿热试验、盐雾试验、霉菌试验，均顺利通过;

（3）根据型号要求，完成高低温试验，顺利通过。

4 结论

随着机载电子设备功能的越发丰富，对标识的需求就越复杂，研发一种低成本、高效的标签设计方案势在必行。本文首先对常见的三种复合材料（PVC、PET和PTFE）进行物理、化学特性的对比分析，经过对比，择优采用PTFE材料研制了机载电子设备的标签产品，并完成了霉菌试验、湿热试验、盐雾试验和高低温试验，证明PTFE材料可以作为机载电子设备标签的材料，同时为其他复合材料的应用和推广提供了有益的思考。后续还将对其材料性能进行更进一步的试验验证，并进行其他材料的应用研究，为机载电子设备的结构设计提供更多的材料选择。

参考文献：

[1]GB/T13306-91标牌[S].

[2]刘桂林，等.Mg/PTFE薄膜制备与性能表征[J].含能材料，2010（2）：205-208.

[3]营营，等.PTFE膜材单向拉伸性能[J].建筑材料学报，2010（4）：219-223.